CN101876280B - 检测传感器信号超出范围的控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及检测传感器信号超出范围的控制系统和方法。用于确定传感器差错的方法和控制模块包括基于时间的诊断模块，所述基于时间的诊断模块为传感器产生基于时间的诊断；和基于事件的诊断模块，所述基于事件的诊断模块为所述传感器产生基于事件的诊断。同步化模块同步化所述基于时间的诊断和所述基于事件的诊断以获得诊断结果。故障指示模块响应于所述诊断结果产生对应于传感器差错的故障信号。

Description

检测传感器信号超出范围的控制系统和方法
技术领域
本发明涉及电子控制系统的诊断系统，且更具体地涉及用于检测电子控制系统的传感器的超出范围情形的控制系统和方法。
背景技术
这里提供的背景技术描述用于总体上介绍本发明的背景的目的。当前所署名发明人的工作(在本背景技术部分中所描述的程度上)和本描述中否则不足以作为申请时的现有技术的各方面，既非明示地也非默示地被承认为与本发明相抵触的现有技术。
当前很多发动机厂商使用直接喷射汽油发动机。在直喷发动机中，高度加压汽油经共用的燃料轨被直接喷射到每一个气缸的燃烧室中。这不同于喷射到进气道或气缸口的常规的多点燃料喷射。
汽油直接喷射允许层状充量燃料燃烧用于低负荷下改进的燃料效率和减小的排放。层状燃料充量允许极稀薄燃烧并形成高燃料效率和大功率输出。所喷射燃料的冷却作用以及空气-燃料混合物的均匀分布允许更积极的燃烧正时曲线。极稀薄燃烧模式用于在需要很少加速或不需要加速时的轻负荷运转条件。理论配比模式使用在中等负荷条件期间。燃料在进气冲程期间被喷射并且在气缸中产生均质燃料-空气混合物。燃料动力模式用于快速加速和重负荷。此情况中的空气-燃料混合物比有助于减小爆震的理论配比模式略浓。
直喷发动机构造成具有用于加压喷射器燃料轨的高压燃料泵。压力传感器附接到燃料轨，用于控制反馈。压力传感器提供输入以允许计算压力差信息，其用于计算将燃料输送到气缸的喷射器脉冲宽度。燃料轨中所测量得的燃料压力的错误导致被输送到单个气缸中的燃料质量的误差。
发明内容
本发明提供一种方法和系统，通过所述方法和系统，燃料轨中压力传感器的差错可被量化并且用于闭环控制。这会产生被传送到单个气缸中的燃料的合适质量。这还可以允许燃料轨压力传感器的诊断。
在本发明的一个方面中，方法包括产生基于时间的诊断、产生基于事件的诊断、同步化所述基于时间的诊断和所述基于事件的诊断以获得诊断结果、以及响应于所述诊断结果产生故障信号。
在本发明的另一方面中，用于确定传感器差错的控制模块包括基于时间的诊断模块和基于事件的诊断模块，其中所述基于时间的诊断模块为传感器产生基于时间的诊断，所述基于事件的诊断模块为所述传感器产生基于事件的诊断。同步化模块同步化所述基于时间的诊断和所述基于事件的诊断以获得诊断结果。故障指示模块响应于所述诊断结果产生故障信号。
本发明公开了下述技术方案。
1)一种方法，包括：
产生基于时间的诊断信号；
产生基于事件的诊断信号；
同步化所述基于时间的诊断信号和所述基于事件的诊断信号以获得诊断结果；以及
响应于所述诊断结果产生对应于传感器差错的故障信号。
2)如1所述的方法，其特征在于，产生基于时间的诊断信号和产生基于事件的诊断信号包括对于压力传感器产生基于时间的诊断信号和产生基于事件的诊断信号。
3)如1所述的方法，其特征在于，同步化包括产生具有所述基于时间的诊断信号和所述基于事件的诊断信号的表。
4)如1所述的方法，其特征在于，产生基于时间的诊断信号包括在第一周期期间产生所述基于时间的诊断信号，以及其中产生基于事件的诊断信号包括在第二周期期间产生所述基于事件的诊断信号。
5)如4所述的方法，其特征在于，所述第一周期与所述第二周期相同。
6)如4所述的方法，其特征在于，所述第一周期与所述第二周期不同。
7)如4所述的方法，其特征在于，产生基于时间的诊断信号包括在所述第一周期期间以第一速率产生第一多个采样，以及其中产生基于事件的诊断信号包括以与所述第一速率不同的第二速率产生第二多个采样。
8)如4所述的方法，其特征在于，确定高于阈值的采样的数量，当所述数量超过阈值时指示基于时间的故障。
9)如1所述的方法，其特征在于，产生基于事件的诊断信号包括响应于事件产生事件采样。
10)如9所述的方法，其特征在于，所述事件包括曲轴旋转或发动机速度。
11)如9所述的方法，其特征在于，还包括确定高于阈值的不良采样的数量，当采样的所述数量超过阈值时指示基于事件的故障。
12)如1所述的方法，其特征在于，产生基于时间的诊断包括产生第一压力基于时间的诊断，以及其中产生基于事件的诊断包括产生第一压力基于事件的诊断，其中所述第一压力高于预定压力。
13)如1所述的方法，其特征在于，产生基于时间的诊断包括产生第一压力基于时间的诊断，以及其中产生基于事件的诊断包括产生第一压力基于事件的诊断，其中所述第一压力低于预定压力。
14)一种控制模块，包括：
基于时间的诊断模块，所述基于时间的诊断模块为传感器产生基于时间的诊断；
基于事件的诊断模块，所述基于事件的诊断模块为所述传感器产生基于事件的诊断；
同步化模块，所述同步化模块同步化所述基于时间的诊断和所述基于事件的诊断以获得诊断结果；以及
故障指示模块，所述故障指示模块响应于所述诊断结果产生故障信号。
15)如14所述的控制模块，其特征在于，所述同步化模块包括用于同步化所述基于时间的诊断和所述基于事件的诊断的表。
16)如14所述的控制模块，其特征在于，所述基于时间的诊断模块在第一周期期间为所述传感器产生所述基于时间的诊断，以及其中所述基于事件的诊断在第二周期期间产生所述基于事件的诊断。
17)如16所述的控制模块，其特征在于，所述第一周期与所述第二周期不同。
18)如14所述的控制模块，其特征在于，所述基于时间的诊断模块以第一速率为所述传感器产生所述基于时间的诊断，以及其中所述基于事件的诊断以第二速率产生所述基于事件的诊断。
19)如18所述的控制模块，其特征在于，所述第一速率与所述第二速率不同。
20)一种控制系统，包括：
如14所述的控制模块；
其中所述传感器包括压力传感器。
本发明进一步的适用范围将从在此提供的详细描述变得显而易见。应当理解：虽然详细描述和特定例子示出了本发明的优选实施例，但是所述详细描述和特定例子仅旨在图示目的，并且不旨在限制本发明的范围。
附图说明
从详细描述和附图中将会更完整地理解本发明，其中：
图1是根据本发明的某些实施方式的控制系统的功能框图，所述控制系统基于车速调节发动机正时；
图2是根据本发明的燃料喷射系统的功能框图；
图3是图1中控制系统的框图，用于实施本发明的方法；
图4是用于确定压力传感器差错的方法的流程图；以及
图5是基于时间的差错与基于事件的差错的关系随时间的曲线图。
具体实施方式
下面对优选实施例的描述本质上仅是示范性的并且绝不是要限制本发明及其应用或使用。如这里所使用的，术语模块指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件程序或者固件程序的处理器(共用的、专用的、或成组的)和存储器、组合逻辑电路、和/或提供所描述功能的其他适合部件。如在这里所使用的，术语升压指通过补充的强制进气系统例如涡轮增压器引入到发动机的一定量的压缩空气。术语正时通常指燃料被引入到发动机的气缸(燃料喷射)开始时的点。
现在参考图1，示意性地示出根据本发明的示范性发动机控制系统10。发动机控制系统10包括发动机12和控制模块14。发动机还可包括进气歧管15、具有燃料喷射器(图2中示出)的燃料喷射系统16、排放系统17和涡轮增压器18。示范性发动机12包括在相邻气缸排22、24中布置成V型布局的6个气缸20。虽然图1描绘了6个气缸(N＝6)，但是应明白发动机12可包括额外的或更少的气缸20。例如，可构思具有2个、4个、5个、8个、10个、12个和16个气缸的发动机。还可以预见发动机12可具有直列式发动机构造。虽然构思了使用直接喷射的汽油供以动力的内燃机，但是本发明还可以应用柴油或可替代燃料源。
在发动机操作期间，借助于由发动机进气冲程所产生的进气真空空气被抽吸到进气歧管15中。空气从进气歧管15被抽吸到每个气缸20中并且在其中被压缩。燃料由喷射系统16喷射，这在图2中进一步描述。空气/燃料混合物被压缩，并且压缩热和/或电能点燃空气/燃料混合物。废气通过排放管26从气缸20中排出。废气驱动涡轮增压器18的涡轮叶片25，其继而驱动压缩机叶片25。压缩机叶片25可将额外的空气(升压)传送到进气歧管15并传送到气缸20中用于燃烧。
涡轮增压器18可以是任何合适的涡轮增压器，例如但不限于可变喷嘴涡轮增压器(VNT)。涡轮增压器18可包括多个可变位置的叶片27，叶片27基于来自控制模块14的信号调节被传送到发动机12中的空气的量。更具体地，叶片27可在全开位置与全关位置之间移动。当叶片27处在全关位置时，涡轮增压器18将最大量的空气传送到进气歧管15中并从而传送到发动机12中。当叶片27处在全开位置时，涡轮增压器18将最小量的空气传送到发动机12的进气歧管中。通过将叶片27选择性地定位在全开与全关位置之间来调节被传送空气的量。
涡轮增压器18包括控制流动到叶片致动器(未示出)的液压流体的电子控制叶片电磁阀28。叶片致动器控制叶片27的位置。叶片位置传感器30基于叶片27的物理位置产生叶片位置信号。升压传感器31基于通过涡轮增压器18传送到进气歧管15的额外空气产生升压信号。虽然在此实施的涡轮增压器被描述为VNT，但是应当明白可以采用应用不同电子控制方法的其他涡轮增压器。
歧管绝对压力(MAP)传感器34位于进气歧管15上，并且基于进气歧管15中的压力提供(MAP)信号。质量空气流量(MAF)传感器36位于空气入口，并且基于流动到进气歧管15中的空气质量提供质量空气流量(MAF)信号。控制模块14使用MAF信号确定流动到进气歧管中的空气质量。进气空气质量可用于响应于发动机起动、催化剂起燃和发动机金属过热保护基于A/F比确定供给到发动机12的燃料。RPM传感器44例如曲轴位置传感器提供发动机速度信号。进气歧管温度传感器46产生进气空气温度信号。控制模块14将喷射器正时信号传送到喷射系统16。车辆速度传感器49产生车辆速度信号。
排放管26可包括排放再循环(EGR)阀50。EGR阀50可再循环一部分排气。控制器14可控制EGR阀50以实现期望的EGR率。
控制模块14控制发动机系统10的总体操作。更具体地，控制模块14基于各种参数控制发动机系统，所述各种参数包括、但不限于驾驶员输入、稳定控制等。控制模块14可被设置为发动机控制模块(ECM)。
控制模块14还可通过调节到叶片电磁阀28的电流来调节涡轮增压器18的操作。根据本发明实施例控制模块14可与叶片电磁阀28通信以给进气歧管15提供增加的空气流(升压)。
废气氧气传感器60可放置在排放歧管或排放管内，以提供与废气中的氧量相对应的信号。
现在参考图2，进一步详细地示出燃料喷射系统16。燃料轨110具有将燃料传送到发动机的气缸的燃料喷射器112。应当明白：示出燃料轨110具有与图1中发动机12的一排气缸的三个气缸相对应的三个燃料喷射器112。可将多于一个的燃料轨110设置在车辆上。同样，取决于发动机的构造还可以设置更多或更少的燃料喷射器。燃料轨110通过高压燃料泵116从燃料箱114传送燃料。控制模块14响应于各种传感器输入控制燃料泵116，所述各种传感器输入包括来自压力传感器120的输入信号118。控制模块14还控制喷射器112。下面将进一步描述系统的操作。
现在参考图3，更详细地示出图1的控制模块。控制模块14可包括基于时间的诊断模块210和基于事件的诊断模块212。基于时间的诊断模块210和基于事件的诊断模块212可提供用于诊断传感器例如压力传感器的两种不同方法。基于时间的诊断模块210产生基于时间的诊断信号并且将该基于时间的诊断信号传送给同步化模块214。基于事件的诊断模块212将基于事件的诊断信号传送给同步化模块214。同步化模块214将同步化诊断结果传送给故障指示模块216。
基于时间的诊断模块210可包括计时器模块250，计时器模块250产生能够对各种时间周期进行计时的计时信号，所述各种时间周期包括采样时间和终止时间并因此包括总时间周期。计时器模块250还可对进行采样的规则时间区间进行计时。来自计时器模块250的计时信号被传送到采样模块252。采样模块252采样传感器信号，例如在本例子中使用的压力传感器信号。采样模块252在由计时器模块250所提供的区间处进行采样。采样模块252可以以与在基于事件的诊断模块中所使用的第二速率不同的第一速率进行采样。采样比较模块254将采样与比较阈值进行比较。计数器模块256将高于、或低于、或者高于和低于预定采样的比较数量计数。因此，采样比较模块254可将高压力阈值和低压力阈值与采样进行比较，并因此可在计数器模块256中对高于高压力阈值或低于低压力阈值的计数的数量进行计数。在框258中，来自计数器模块256的计数与计数器阈值进行比较，其继而可被传送到同步化模块214中。
当仅使用基于时间的诊断模块时，在使用很多故障信号的情况下在高RPM时可能很迟才检测到故障传感器。在低RPM时对于良好的传感器来说诊断测试可能过快通过。
基于事件的诊断模块212产生基于事件的诊断信号。事件例如可以是发动机同步化事件。可以在事件触发器模块270中接收用于触发采样的事件信号。事件触发器模块270可接收各种类型的信号，包括发动机同步化事件例如凸轮轴或曲轴正时信号。采样模块可以以与基于时间的诊断模块210中不同的速率对传感器信号例如压力传感器信号进行采样。当然，还可使用相同的速率。采样模块272产生采样信号并且将该采样信号传送到采样比较模块274。第二速率采样模块272接收来自第一速率采样模块252的输入。采样比较模块274将每个采样与阈值进行比较。所述阈值可以是如上所述的高压力阈值和低压力阈值。因此，计数模块276可以产生高压力信号和低压力信号的计数数量。将计数器模块276所计数的计数数量与计数阈值模块278中的计数阈值进行比较。计数阈值模块278产生基于事件的诊断并且将该基于事件的诊断传送到同步化模块214中。
同步化模块214可包括含有基于时间和基于事件的结果的当前状态的表。基于时间和基于事件的结果可在相对于彼此不同的时间处开始和停止。当其中一个测试失败时，可停止其他测试直到再次希望测试，或者可允许这两者测试运行结束。这取决于对于特定产品来说的期望目标。对于基于事件或发动机同步化的系统来说，在高RPM时对于良好的传感器所述测试可能过快通过，或者在低RPM时对于不良的传感器可能过迟才失败。因此基于时间的诊断和基于事件的诊断都具有缺点。由于基于时间的诊断模块210和基于事件的诊断模块212中的不同的采样速率，可获得改进结果。同步化模块214可在任一个传感器测试失败时将失败信号或故障指示发送给故障指示模块216。当两者传感器都通过测试时，通过传感器可指示没有故障。在发动机的高RPM状态或低RPM状态可被提供时，同步化模块还可在同步化模块中执行条件的平衡。因此，平衡可基于发动机速度发生。在高RPM时可使用发动机同步化诊断，而在低RPM时可使用基于时间的诊断。
现在参考图4，提出用于操作该系统的方法300。在步骤310中，系统开始。在步骤312中，确定是否启动基于时间的采样。如果步骤314中没启动基于时间的采样，那么确定是否启动基于事件的采样。如果启动基于事件的采样，那么步骤316产生并存储基于事件的诊断结果。返回参考步骤312，如果启动基于时间的采样，那么步骤320确定是否已启动基于事件的采样。如果还未启动基于事件的采样，那么步骤324产生并存储基于时间的诊断结果。系统能进行一种或两种类型的诊断。
返回参考步骤320，如果已启动基于时间的采样和已启动基于事件的采样，那么步骤330产生并存储基于时间的诊断结果，而步骤332产生并存储基于事件的诊断结果。如上所述，基于时间的诊断结果和基于事件的诊断结果可在不同的时间周期上发生，并且可具有不同的采样速率。在步骤334中，同步化基于时间的诊断结果和基于事件的诊断结果，如上述。步骤316和324的输出还被提供给步骤334用于同步化。当基于事件和基于时间的诊断结果都被提供时在需要时可实施同步化。在步骤336中，产生并存储经同步化的诊断结果。所述诊断结果可用于产生故障指示或通过车载诊断系统提供特定传感器已故障的指示。虽然上述例子使用压力传感器例如燃料轨压力传感器，但是该系统中可使用各种类型的压力传感器和其他类型的传感器。
现在参考图5，示出基于时间的压力信号412与基于事件的压力信号410的比较。如可看到的，所述结果在瞬态压力改变的正时中的早期尤其不同。在正时中的后期，所述两个结果靠拢。因此，基于时间的信号和基于事件的信号之间的同步化可令人满意地提供更准确的差错判断。
可以多种形式实施本发明的广阔教导。因此，虽然本发明包括具体例子，但本发明的真正范围不应受到如此限制，因为在研究附图、具体实施方式和随附权利要求的基础上其他修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。

Claims (16)

1.一种控制方法，包括：
每预定的周期期间对传感器信号进行采样以产生第一采样；
基于第一采样产生基于时间的诊断信号；
每次发生事件时对传感器信号进行采样以产生第二采样；
基于第二采样产生基于事件的诊断信号；
同步化所述基于时间的诊断信号和所述基于事件的诊断信号以获得诊断结果；以及
响应于所述诊断结果产生对应于传感器差错的故障信号。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述传感器包括压力传感器。
3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，产生基于时间的诊断信号包括在第一周期期间产生所述基于时间的诊断信号，以及其中产生基于事件的诊断信号包括在第二周期期间产生所述基于事件的诊断信号。
4.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述第一周期与所述第二周期相同。
5.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述第一周期与所述第二周期不同。
6.如权利要求3所述的控制方法，其特征在于，还包括：
确定大于阈值的第一采样的数量；和
当所述数量超过阈值时，产生所述基于时间的诊断信号来指示基于时间的故障。
7.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述事件的发生基于曲轴旋转或发动机速度。
8.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，还包括：
确定大于阈值的第二采样的数量；和
当所述数量超过阈值时产生所述基于事件的诊断信号来指示基于事件的故障。
9.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，产生基于时间的诊断信号包括基于第一压力产生所述基于时间的诊断信号，以及其中产生基于事件的诊断信号包括基于第一压力产生所述基于事件的诊断信号，其中所述第一压力高于预定压力。
10.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，产生基于时间的诊断信号包括基于第一压力产生所述基于时间的诊断信号，以及其中产生基于事件的诊断信号包括基于第一压力产生所述基于事件的诊断信号，其中所述第一压力低于预定压力。
11.一种控制模块，包括：
基于时间的诊断模块，所述基于时间的诊断模块在每个预定的周期期间对传感器信号进行采样以产生第一采样并基于第一采样产生基于时间的诊断信号；
基于事件的诊断模块，所述基于事件的诊断模块每次在事件发生时对传感器信号进行采样以产生第二采样并基于第二采样产生基于事件的诊断信号；
同步化模块，所述同步化模块基于所述基于事件的诊断信号和所述基于时间的诊断信号来确定诊断结果；以及
故障指示模块，所述故障指示模块响应于所述诊断结果产生故障信号。
12.如权利要求11所述的控制模块，其特征在于，所述基于时间的诊断模块在第一周期期间为所述传感器产生所述基于时间的诊断信号，以及其中所述基于事件的诊断模块在第二周期期间产生所述基于事件的诊断信号。
13.如权利要求12所述的控制模块，其特征在于，所述第一周期与所述第二周期不同。
14.如权利要求11所述的控制模块，其特征在于，所述基于时间的诊断模块以第一速率为所述传感器产生所述基于时间的诊断信号，以及其中所述基于事件的诊断模块以第二速率产生所述基于事件的诊断信号。
15.如权利要求14所述的控制模块，其特征在于，所述第一速率与所述第二速率不同。
16.一种控制系统，包括：
如权利要求11所述的控制模块；
其中所述传感器包括压力传感器。
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